JP5002667B2 - 電動モータおよび電動モータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンケースの外部に設けた回転駆動部からエンジンケースの内部に出力軸を延出する電動モータおよび電動モータの製造方法に関する。

例えば、多気筒エンジンの各気筒に設けられた吸気バルブのバルブリフト量を変更する機構では、下記特許文献１に示すように、この機構の駆動源として電動モータを用いることが知られている。

この種の電動モータは、ロータや整流子を収容したヨークに組み付けられたブラケットを備え、このブラケットを介してエンジンケースに取り付けられる。ブラケットには、ロータの出力軸を回転自在に支持するベアリングや整流子に接触するブラシが支持されている。エンジンケースには、複数の吸気バルブや、各バルブリフタを押圧するカムを備えるカムシャフト等のエンジン作動部が収容されており、ロータの出力軸はブラケットを貫通して、エンジン作動部を収容するエンジンケースの内部に延出される。

具体的にこのような電動モータとしては、下記特許文献２に示すように、ロータの巻線に電力を供給する構成として、出力軸の外周に設けられた整流子と、整流子にバネによって押し付けられる一対のブラシと、各ブラシを摺動可能に支持する一対のブラシホルダと、ブラシと電気的に接続されたピグテール線とを備える。

特開２００４−２７０６０８号公報（図１） 特開２００３−１９９２８２号公報（図２）

しかしながら、このような電動モータの製造過程では、ブラシホルダやブラシを備えるブラケットと、整流子を備えるロータとを、ブラシを整流子に当接させるように組み立てる際に、一時的にピグテール線を引っ張って、バネの付勢力に逆らってブラシを整流子側から離反させた上で、整流子を一対のブラシの間に挿入する必要がある。そのため、ピグテール線に負荷が掛かってピグテール線が断線や破損したり、ピグテール線とブラシとの接続部分が断線等したりすることが懸念される。

一方で、ピグテール線を引っ張る力が小さいと、整流子をブラシの間に挿入する際に、ブラシがバネの付勢力で整流子側に飛び出して、ブラシと整流子とが接触してしまい、整流子を破損してしまうことが懸念される。

上記の点に鑑み、本発明は、構成部品に負荷を掛けることなくブラシと整流子とを接合させることができる電動モータおよび電動モータの製造方法を提供することを目的とする。

第１発明の電動モータは、ロータを収容するヨークと、後側がヨークに連結され、前側がエンジン作動部を収容するエンジンケースの外面に連結されるブラケットとを備え、前記ロータの出力軸が、前記ブラケットを貫通して前記エンジンケースの内部に延出する電動モータであって、
前記ロータの出力軸の外周に設けられ、該ロータに電圧を印加するための整流子と、
前記整流子に一端で当接する一対の柱状のブラシと、
前記ブラケットの後側に設けられ、前記ブラシを収納する筒状のブラシホルダと、
前記ブラシホルダに収納された前記ブラシを前記整流子側に付勢する付勢手段と
を備え、
前記ブラシホルダは、前記ブラケットが、その後側を上面として、予め位置決めされた位置に刃状の治具が降下する組立工具に固定された状態で、該ブラシホルダの上側面で前記治具が降下する位置に対応して形成されたスリット状の切欠部を有し、
前記ブラシは、前記ブラシホルダに収納された状態で、前記整流子に当接しない位置で該切欠部と重なるように形成され、前記治具が嵌合する凹溝を有することを特徴とする。

第１発明の電動モータによれば、ブラシホルダとブラシには、ブラシと整流子が当接しない位置で、ブラシホルダの切欠部とブラシの固定部とが重なるようになっているため、ブラシと整流子とを接合させる際に、ブラシをブラシホルダ内に押し込んで切欠部と凹溝とを一致させ、この状態で凹溝に治具を嵌合させてブラシホルダに対してブラシを一時的に固定することができる。

これにより、ブラシと電気的に接続されたピグテール線を引っ張って、ブラシと整流子とを接合させる必要がなく、ピグテール線やピグテール線とブラシとの接続部分との断線等することを確実に防止することができる。

さらに、ブラシは、凹溝に嵌合させた治具により、ブラシホルダに確実に固定されるため、ブラシがブラシホルダから突出して、ブラシと整流子とを接合する際に、ブラシと整流子とが想定しない形で接触して、ブラシや整流子を破損してしまうこともない。

このように第１発明の電動モータによれば、構成部品に負荷を掛けることなくブラシと整流子とを接合させることができる。

第２発明の電動モータの製造方法は、ロータを収容するヨークと、後側がヨークに連結され、前側がエンジン作動部を収容するエンジンケースの外面に連結されるブラケットと、該ブラケットを貫通して前記エンジンケースの内部に延出する前記ロータの出力軸と、該出力軸の外周に設けられ前記ロータに電圧を印加するための整流子と、該整流子に一端側で当接する柱状のブラシと、前記ブラケットの後側に設けられ、前記ブラシを収納する有底筒状のブラシホルダと、該ブラシホルダに収納された前記ブラシを前記整流子側に付勢する付勢手段とを備える電動モータの製造方法であって、
前記ブラケットが、その後側を上面として、予め位置決めされた位置に刃状の治具が降下する組立工具に固定された状態で、
前記ブラケットに設けられた前記ブラシホルダに前記付勢手段としてのコイルバネを挿入する第１工程と、
前記ブラシホルダの上側面で前記治具が降下する位置に対応して形成されたスリット状の切欠部と、該ブラシホルダに収納された前記ブラシにおいて、前記整流子に当接しない位置で該切欠部と重なるように形成され前記治具が嵌合する凹溝とを一致させる第２工程と、
前記切欠部と前記凹溝とを一致させた状態で、前記治具を降下させて、該凹溝に該治具を嵌合して前記ブラシを固定する第３工程と
を備えることを特徴とする。

第２発明の電動モータの製造方法によれば、第２工程で、ブラシをブラシホルダ内に押し込んで切欠部と凹溝とを一致させることができ、第３工程で、凹溝に治具を嵌合させてブラシホルダに対してブラシを一時的に固定することができる。

これにより、製造工程において、ブラシと電気的に接続されたピグテール線を引っ張って、ブラシと整流子とを接合させる必要がなく、ピグテール線やピグテール線とブラシとの接続部分との断線等することを確実に防止することができる。

さらに、ブラシは、凹溝に嵌合させた治具により、ブラシホルダに確実に固定されるため、ブラシがブラシホルダから突出して、ブラシと整流子とを接合する際に、ブラシと整流子とが想定しない形で接触して、ブラシや整流子を破損してしまうこともない。

このように第２発明の電動モータの製造方法によれば、構成部品に負荷を掛けることなくブラシと整流子とを接合させることができる。

第３発明の電動モータの製造方法は、第２発明において、前記第３工程で前記治具により固定された前記ブラシの一端側に筒状のキャップを挿入する第４工程をさらに備えることを特徴とする。

第３発明の電動モータの製造方法によれば、ブラシホルダに対して一時的に固定されたブラシがブラシ整流子側に飛び出さないように、ブラシの一端側に筒状のキャップを挿入することで、整流子と接合できる状態にしたブラシを備えるブラケットを中間組立体とすることができる。

かかる中間組立体と整流子を備えるロータと接合させて、キャップを取り外すことで、ブラシと電気的に接続されたピグテール線を引っ張って、ブラシと整流子とを接合させる必要がなく、ピグテール線やピグテール線とブラシとの接続部分との断線等することを確実に防止することができる。さらに、ブラシと整流子とを接合する際に、ブラシと整流子とが想定しない形で接触して、ブラシや整流子を破損してしまうこともない。

このように、第３発明の電動モータの製造方法によれば、構成部品に負荷を掛けることなくブラシと整流子とを接合させることができる。

本発明の実施形態の電動モータを示す断面図。 図１の要部の拡大図。 電動モータの製造工程を示す説明図。

本実施形態の電動モータは、図１に示すように、前端が開放され後端が閉塞された筒状のケースとなる金属製ヨーク１と、ヨーク１の開放された前部に連結されたブラケット２と、ヨーク１の内側に固定された永久磁石３と、永久磁石３の内側に設けられたロータ４（電機子）と、ロータ４に設けられた出力軸５とを備えている。

出力軸５は、ヨーク１の閉塞された後部に保持された第１ベアリング６と、ブラケット２に組み付けられた第２ベアリング７（軸受け部材）とによって回転自在に支持されている。

ロータ４は、電流により磁力を発生させる巻線を備えており、永久磁石３の磁力がロータ４の回転方向に作用して出力軸５が回転駆動される。ロータ４の巻線には、出力軸５の外周に取り付けられた整流子８が電気的に接続されている。

ブラケット２には、出力軸５が挿通された第２ベアリング７をワッシャ９と共に保持するベアリング保持部１０と、ベアリング保持部１０に隣接する位置に、支持板１１を介して柱状のブラシ１２を支持する筒状のブラシホルダ１３とを備えている。かかるブラシ１２およびこれを支持するブラシホルダ１３は、出力軸５を挟んで対向する位置にそれぞれ設けられ、対を成している。なお、支持板１１は、図示しないねじによりブラケット２にねじ止め固定される。

ブラシ１２は回転時の整流子８に弾発的に接触することにより整流子８を介してロータ４の巻線に電気的に接続される。また、ブラケット２には、図示しない電源（制御電圧を供給するコントローラ等）に接続するコネクタ１４を挿着するコネクタ装着部１５が形成されている。

更に、ブラケット２は、ベアリング保持部１０の前側に隣接する位置に、防油性を有するシール部材１６を保持するシール保持部１７を備え、更に、シール保持部１７の前側端縁には、その内方に張出してシール部材１６の前側端部が当接するシール当接部１８を一体に備えている。

ブラケット２は、その後側をヨーク１に連結して電動モータを構成し、その前側が図中一部を示すエンジンケース２０に連結される。なお、ヨーク１、ブラケット２及びエンジンケース２０は複数のボルト２１により一体的に連結される。

ブラケット２は、エンジンケース２０に連結されたときにエンジンケース２０の内部に突出する筒状部２２を備えている。筒状部２２は、出力軸５を包囲して先端がエンジンケース２０の内部で開放されている。筒状部２２と共にエンジンケース２０の内部に延出する出力軸５の先端には、カップリング等の連結部材を介してエンジンケース２０の内部に設けられた図示しないエンジン作動部（多気筒エンジンの各気筒に設けられた吸気バルブのバルブリフト量を変更する機構等）の作動軸等に連結される。

次に、図２を参照して、ブラシ１２とブラシホルダ１３との構成について説明する。

まず、ブラシホルダ１３は、四角筒状の形状であって、支持板１１が延設されてブラシホルダ１３の底部３０となっている。また、ブラシホルダ１３には、その一側面に出力軸５方向に向かって切欠かれた第１切欠部３１が形成されると共に、ブラケット２の後側に位置する他側面に、第１切欠部３１に対して垂直方向に切欠かれた第２切欠部３２（本発明の切欠部に相当する）が形成されている。

ブラシ１２は、ブラシホルダ１３に収納される四角柱状の形状であって、一端側で整流子８に当接すると共に、他端側がブラシホルダ１３に内挿される。ブラシ１２の他端が凸状となっており、かかる凸部３３が、ブラシホルダ１３の底部３０に設けられたコイルバネ３４の一端側に内挿されている。

また、ブラシ１２は、第１切欠部３１に対応する一側面に、ピグテール線３５が電気的に接続されており、第１切欠部３１が出力軸５方向に切欠かれていることにより、ブラシ１２が出力軸５方向に進退してもピグテール線３５とブラシ１２との接続部分がブラシホルダ１３に接触することがないようになっている。

さらに、ブラシ１２は、第２切欠部３２に対応する他側面に、この第２切欠部３２と重なる位置に溝部３６（本発明の凹溝に相当する）が形成されている。この溝部３６の形成位置は、ブラシ１２が整流子８に当接しない位置で、第２切欠部３２と溝部３６とが重なる位置となっている。また、溝部３６は、後述する治具等が取り付け可能であり、治具が取り付けられることにより、ブラシ１２をブラシホルダ１３に対して固定可能となっている。

次に、図３を参照して、本実施形態の電動モータの製造方法に関して、特に、ブラケット２にこれに関連する構成部品を組み付ける製造工程について説明する。

図３（ａ）は、ブラケット２の製造に用いる組立工具５０を示す。組立工具５０は、ブラケット２を一時的に固定するブラケット受け部５１と、回転軸Ｃを中心に回動すると共に、その先端が溝部３６に嵌合する一対の治具５２とを備える。

まず、ブラケット２の前処理として、ブラケット２に支持板１１やブラシホルダ１３を取り付け、ピグテール線の一端をブラシ１２に接続すると共に他端をコネクタ１４に接続した上で、かかる前処理を済ませたブラケット２を、図３（ｂ）に示すように、組立工具５０に対して、ブラケット２をブラケット受け部５１に固定する。

ここで、ブラケット２は、ブラケット２の筒状部２２をブラケット受け部５１に嵌合させると共に、補助的に、ボルト２１によりネジ止めされるネジ穴にブラケット受け部５１の四隅の突起５３を挿入することにより固定される。

次に、図３（ｃ）に示すように、一方のブラシホルダ１３の底部３０に向かってコイルバネ３４を挿入し、さらに、図３（ｄ）に示すように、そのブラシホルダ１３にブラシ１２を挿入する。

ここで、ブラシ１２をブラシホルダ１３に挿入する際には、まず、ピグテール線３５との接続部分が第１切欠部３１と対応し、且つ、溝部３６が第２切欠部３２と対応するように、ブラシ１２とブラシホルダ１３の側面とを対応付ける。そして、ブラシ１２の凸部３３をコイルバネ３４の一端側に嵌め込んだ上で、ブラシ１２をブラシホルダ１３にゆっくりと挿入する。

次いで、図３（ｅ）に示すように、ブラシホルダ１３の第２切欠部３２から、ブラシ１２の溝部３６が見えるように、これら溝部３６と第２切欠部３２とを重なり合わせた状態で、治具５２を溝部３６に嵌合させる。これにより、一方のブラシ１２をブラシホルダ１３に対して一時的に固定することができる。

次いで、同様にして（図３（ｃ）〜（ｆ）参照）、他方のブラシ１２を治具５２によりブラシホルダ１３に対して固定する。図３（ｆ）は、２つのブラシ１２をいずれも治具５２により固定した様子を示す。

この状態で、図３（ｇ）に示すように、一対のブラシ１２の間に筒状のキャップ５５を挿入する。キャップ５５は、その外径が一対のブラシ１２の間の距離より僅かに小さく、その内径が、出力軸５の外周に取り付けられた整流子８の直径より僅かに大きい。

そして、最後に一対のブラシ１２の溝部３６の取り付けられた治具をそれぞれ取り除くことにより、今度は、ブラシ１２の一端がキャップ５５の外周に当接した状態で保持される。かかるブラケット２は、電動モータの中間組立体（サブアッシー）に相当する。

以上がブラケット２の製造工程であり、この後、かかるブラケット２を電動モータの製造ラインに供給し、出力軸５の外周に取り付けた整流子８をキャップ５５内に挿入し、キャップ５５を取り除くことにより、ブラシ１２と整流子８とを接合させることができる。

これにより、ブラシ１２と整流子８とを接合させる際に、ピグテール線３５を引っ張る必要がなく、ピグテール線３５やピグテール線３５とブラシ１２との接続部分との断線等することを確実に防止することができる。さらに、ブラシ１２と整流子８とを接合する際に、ブラシ１２と整流子８とが想定しない形で接触して、ブラシ１２や整流子８を破損してしまうこともない。そのため、構成部品に負荷を掛けることなくブラシ１２と整流子８とを接合させることができる。

なお、本実施形態では、一対のブラシ１２の間にキャップ５５を挿入することにより、電動モータの中間組立体としてのブラケット２を作成し、これを電動モータの組立ラインに供給する場合について説明したが、電動モータの製造方法は、これに限定されるものではなく、図３（ｆ）に示すように、２つのブラシ１２をいずれも治具５２により固定した状態で、出力軸５に整流子８を備えるロータ４を、一対のブラシ１２の間に挿入して、治具を取り除くことにより、整流子８とブラシ１２とを接合させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、凹溝として溝部３６の例を示したが、凹溝としては、これに限
定されるものではなく、円穴や六角穴であってもよい。また、これに対応して治具の先端を円形や六角形とすることにより、実施形態と同様に、ブラシ１２をブラシホルダ１３に対して一時的に固定することができるとの作用効果を奏することができる。

１…ヨーク、２…ブラケット、４…ロータ、５…出力軸、８…整流子、１２…ブラシ、１３…ブラシホルダ、２０…エンジンケース、３０…底部、３１…第１切欠部、３２…第２切欠部（切欠部）、３５…ピグテール線、３６…溝部（凹溝）、５２…治具、５５…キャップ。

Claims (3)

1. ロータを収容するヨークと、後側がヨークに連結され、前側がエンジン作動部を収容するエンジンケースの外面に連結されるブラケットとを備え、前記ロータの出力軸が、前記ブラケットを貫通して前記エンジンケースの内部に延出する電動モータであって、
   前記ロータの出力軸の外周に設けられ、該ロータに電圧を印加するための整流子と、
   前記整流子に一端で当接する一対の柱状のブラシと、
   前記ブラケットの後側に設けられ、前記ブラシを収納する筒状のブラシホルダと、
   前記ブラシホルダに収納された前記ブラシを前記整流子側に付勢する付勢手段と
   を備え、
   前記ブラシホルダは、前記ブラケットが、その後側を上面として、予め位置決めされた位置に刃状の治具が降下する組立工具に固定された状態で、該ブラシホルダの上側面で前記治具が降下する位置に対応して形成されたスリット状の切欠部を有し、
   前記ブラシは、前記ブラシホルダに収納された状態で、前記整流子に当接しない位置で該切欠部と重なるように形成され、前記治具が嵌合する凹溝を有することを特徴とする電動モータ。
2. ロータを収容するヨークと、後側がヨークに連結され、前側がエンジン作動部を収容するエンジンケースの外面に連結されるブラケットと、該ブラケットを貫通して前記エンジンケースの内部に延出する前記ロータの出力軸と、該出力軸の外周に設けられ前記ロータに電圧を印加するための整流子と、該整流子に一端側で当接する柱状のブラシと、前記ブラケットの後側に設けられ、前記ブラシを収納する有底筒状のブラシホルダと、該ブラシホルダに収納された前記ブラシを前記整流子側に付勢する付勢手段とを備える電動モータの製造方法であって、
   前記ブラケットが、その後側を上面として、予め位置決めされた位置に刃状の治具が降下する組立工具に固定された状態で、
   前記ブラケットに設けられた前記ブラシホルダに前記付勢手段としてのコイルバネを挿入する第１工程と、
   前記ブラシホルダの上側面で前記治具が降下する位置に対応して形成されたスリット状の切欠部と、該ブラシホルダに収納された前記ブラシにおいて、前記整流子に当接しない位置で該切欠部と重なるように形成され前記治具が嵌合する凹溝とを一致させる第２工程と、
   前記切欠部と前記凹溝とを一致させた状態で、前記治具を降下させて、該凹溝に該治具を嵌合して前記ブラシを固定する第３工程と
   を備えることを特徴とする電動モータの製造方法。
3. 請求項２記載の電動モータの製造方法において、
   前記第３工程で前記治具により固定された前記ブラシの一端側に筒状のキャップを挿入する第４工程をさらに備えることを特徴とする電動モータの製造方法。

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